Структуры титановых сплавов - Титан и титановые сплавы

Титан подобно железу является полиморфным металлом и имеет фазовое превращение при температуре 882°С. Ниже этой температуры устойчива гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка б-титана, а выше - объемно центрированная кубическая (о. ц. к.) решетка в-титана.

Титан упрочняется легированием б - и в-стабилизирующими элементами, а также термической обработкой двухфазных (б+в)-сплавов. К элементам, стабилизирующим б-фазу титана, относятся алюминий, в меньшей степени олово и цирконий. б-стабилизаторы упрочняют титан, образуя твердый раствор с б-модификацией титана.

За последние годы было установлено, что, кроме алюминия, существуют и другие металлы, стабилизирующие б-модификацию титана, которые могут представлять интерес в качестве легирующих добавок к промышленным титановым сплавам. К таким металлам относятся галлий, индий, сурьма, висмут. Особый интерес представляет галлий для жаропрочных титановых сплавов благодаря высокой растворимости в б - титане. Как известно повышение жаропрочности сплавов системы Ti - Alограничено пределом 7 - 8% вследствие образования хрупкой фазы. Добавкой галлия можно дополнительно повысить жаропрочность предельнолегированных алюминием сплавов без образования б2-фазы.

Алюминий практически применяется почти во всех промышленных сплавах, так как является наиболее эффективным упрочнителем, улучшая прочностные и жаропрочные свойства титана. В последнее время наряду с алюминием в качестве легирующих элементов применяют цирконий и олово.

Цирконий положительно влияет на свойства сплавов при повышенных температурах, образует с титаном непрерывный ряд твердых растворов на основе б - титана и не участвует в упорядочении твердого раствора.

Олово, особенно в сочетании с алюминием и цирконием, повышает жаропрочные свойства сплавов, но в отличие от циркония образует в сплаве упорядоченную фазу. Преимущество титановых сплавов с б-структурой - в высокой термической стабильности, хорошей свариваемости и высоком сопротивлении окислению. Однако сплавы типа б чувствительны к водородной хрупкости ( вследствие малой растворимости водорода в б-титане) и не поддаются упрочнению термической обработкой. Высокая прочность, полученная за счет легирования, сопровождается низкой технологической пластичностью этих сплавов, что вызывает ряд трудностей в промышленном производстве.

Для повышения прочности, жаропрочности и технологической пластичности титановых сплавов типа б в качестве легирующих элементов наряду с б-стабилизаторами применяются элементы, стабилизирующие в-фазу. Элементы из группы в-стабилизаторов упрочняют титан, образуя б - и в-твердые растворы.

В зависимости от содержания указанных элементов можно получить сплавы с б+в - и в-структурой. Таким образом, по структуре титановые сплавы условно делятся на три группы: сплавы с б-, (б+в)- и в-структурой. В структуре каждой группы могут присутствовать интерметаллидные фазы.

Преимущество двухфазных (б+в)-сплавов - способность упрочняться термической обработкой (закалкой и старением), что позволяет получить существенный выигрыш в прочности и жаропрочности.

Похожие статьи




Структуры титановых сплавов - Титан и титановые сплавы

Предыдущая | Следующая